Александр Соколов - Странная обезьяна [Куда делась шерсть и почему люди разного цвета]

С этого момента ген SLC24A5 стал постоянным объектом исследований генетики кожной пигментации (по запросу «SLC24A5» поисковик по научным публикациям Google Scholar выдает более 2400 результатов). Выяснилось, что работа гена сказывается не только на цвете кожи, но и на окраске глаз. На страницах книги мы с ним встретимся еще не раз.

Вот лишь одна из относительно недавних публикаций, 2017 года, — исследование, в котором участвовало более 1100 индийцев. Индия — огромная страна с разнообразным населением, а самое любопытное для исследователей — наличие каст, в которых практикуется эндогамия, т. е. браки заключаются только внутри касты. Благодаря этому у представителей разных каст цвет кожи может сильно отличаться. Ученые решили посмотреть, как социальная структура в Индии влияет на цвет кожи… а заодно нашли новый вариант гена SLC24A5 , распространенный среди индийцев, — его наличие связано с более светлой кожей (на семь единиц меланинового индекса!) {20} .

Познакомимся с еще одним геном, о котором ученые узнали благодаря и мышам, и рыбам. Обозначают его SLC45A2 . Да, похоже на SLC24A5 , я тоже их путаю. К счастью, у гена есть и другие названия, например ген связанного с мембраной транспортного белка, MATP (ну что, стало легче?), а также антиген меланомы 1 ( AIM-1 , дословно англ. — absent in melanoma 1, «отсутствующий в меланоме»).

В 2001 году группа американских медиков исследовала альбинизм у мышей, вызываемый мутациями в гене underwhite . Нарушения работы гена приводили к формированию маленьких и угловатых меланосом {21} . Параллельно японские ученые занялись очень похожим геном (ортологом) у рыбки медаки — аминокислотная последовательность белка, который он кодирует, совпадала с мышиной на 82 %. Мутантных рыбок, отличавшихся оранжево-красной окраской, столетиями разводили в Японии. Matp — так стали называть ген — вероятно, отвечает за транспорт каких-то важных веществ через мембрану меланосом и играет ключевую роль в пигментации столь разных позвоночных, как рыба и мышь {22} . Значит, стоит присмотреться к тому, как себя ведет родственный ген у человека. Изучив 100 людей-альбиносов из разных частей планеты, исследователи нашли необычного индивида из Турции. Внешне он походил на классического альбиноса с OCA2 , страдал нарушениями зрения, хотя ген OCA2 у него не содержал мутаций. Зато мутантным у пациента, причем в гомозиготном виде, оказался ген MATP . Этот случай послужил эталоном для описания нового типа альбинизма — OCA4 . Однако, помимо этой мутации, ученые обнаружили в гене MATP другие вариации, не приводившие к альбинизму.

Интерес к гену породил серию исследований. Оказалось, что:

— один из вариантов гена ( L374F , замена в 274-й позиции лейцина на фенилаланин) встречается у белых Южной Африки с очень высокой частотой (89 %), а у японцев, негров, папуасов практически отсутствует. Сравнение с обезьянами, мышью и рыбой показало, что описанный вариант гена — новый, производный {23} . Не связан ли он с ослаблением пигментации у европейцев?

— этот же вариант L374F нашелся у 96 % немцев {24} . Возможно, у южноафриканских белых частота ниже, поскольку они на 7 % смешаны с местным населением?

— предковый вариант гена MATP редок у европейцев в Австралии и ассоциируется у них со смуглой — оливковой — кожей, темными волосами и глазами {25} .

Итак, производный аллель L374F очень распространен в Европе, а за ее пределами встречается редко. Не поискать ли признаки естественного отбора? А как это сделать? Допустим, какой-то кусочек ДНК подвергается положительному отбору, т. е. быстро распространяется в популяции, потому что содержит полезные мутации, улучшающие жизнь их обладателя. «Кусочек» существует не в вакууме, справа и слева от него есть другие последовательности ДНК, и какие-то прилегающие их части прицепляются и начинают распространяться вместе с центральным участком просто потому, что они рядом. «Автостопом» — помните, в первой части книги я уже употреблял этот термин? Это значит, что вокруг «отбираемого» варианта у разных людей в ДНК должны быть одни и те же последовательности. И падает гетерозиготность, т. е. часто будут совпадать последовательности на обеих хромосомах, доставшихся и от отца, и от матери.

Если же какая-то мутация ни вредна, ни полезна, она гуляет в популяции по воле случая, и снижения разнообразия вокруг нее не произойдет. Японские исследователи протестировали по этому признаку несколько сотен человек — китайцев, африканцев из Ганы и Южной Африки, европейцев и жителей Шри-Ланки {26} . Что творится в ДНК этих людей на участке длиной семь с половиной килобаз [62], охватывающем вариант L374F ?

Заодно сравнили человеческий вариант с геном шимпанзе. Разница составила меньше 1 % (различия в 80 позициях). Кто-то все еще сомневается, что шимпанзе — наш ближайший родственник?

Разнообразие на этом кусочке ДНК у европейцев оказалось очень низким, что совсем непохоже на картину нейтральной эволюции. Получалось, что данный генетический вариант распространялся под давлением отбора, причем даже более сильного, чем отбор на аллели, защищающие людей от малярии в Африке.

Исследователи прикинули, что вариант гена, содержащий мутацию L374F , появился примерно 39 000 лет назад. А ведь как раз в это время кроманьонцы покоряли Европу.

Ах, как красиво выходило! Однако несколькими годами позже ученые получили более скромную дату: по новым оценкам, европейские варианты как MATP , так и SLC24A5 начали распространяться 11 000–19 000 лет назад {27} , т. е. спустя многие тысячи лет после выхода Homo sapiens из Африки. Почему такая задержка? Хороший вопрос. Может быть, последний пик ледникового периода 15 000–20 000 лет назад заставил людей сооружать надежные убежища, сильнее кутаться в одежду и тем самым усугубил недостаток ультрафиолета? Кроме того, небольшая популяция мигрантов как раз в конце ледниковья, возможно, стала расти, а чем больше людей, тем больше возможностей для накопления полезных мутаций.

Прозвучала и другая версия: с переходом к сельскому хозяйству около 10 000 лет назад люди стали употреблять больше злаков, меньше рыбы и дичи, и усилился дефицит витамина D. Кроме того, население росло, и люди стали жить более скученно, что чревато эпидемиями. Поскольку, как полагали некоторые медики, витамин D может играть важную роль в сопротивлении инфекциям [63], из-за эпидемий спрос на этот витамин резко возрос. Кстати, вот вам объяснение, почему не посветлели тасманийцы, хотя Тасмания находится достаточно далеко от экватора. Близость к океану позволяла аборигенам этого острова пользоваться дарами моря, а низкая плотность населения защищала от эпидемий {29} . В этом, по мысли авторов гипотезы, может крыться и причина цветового однообразия коренных жителей Америки. Сельское хозяйство распространилось у них достаточно поздно, а специфических человеческих инфекций в Новом Свете было мало, пока туда не пожаловали гости из Европы.